Великобритания потратила свыше $1,3 млрд на вынужденную приостановку ветроэлектростанций

💸 Британские регуляторы с начала нынешнего года заплатили свыше 1 млрд фунтов стерлингов ($1,3 млрд) операторам ветроэлектростанций за вынужденный простой. Компании получают указания прекратить выработку на ВЭС из-за дефицита пропускной способности линий электропередачи, модернизация которых запаздывает за вводом генерирующих мощностей. Сказывается и зависимость ВИЭ от погодных условий: благоприятная ветровая обстановка не всегда совпадает с пиками спроса на электроэнергию.

🇬🇧 Великобритания – одна из стран-лидеров по темпам развития ветроэнергетики. По данным Международного агентства по ВИЭ (IRENA), общая мощность наземных и морских ветроустановок в стране выросла в два с лишним раза в период с 2014 по 2023 гг. (с 13,1 ГВт до 30,2 ГВт), а их доля в структуре электрогенерации – c 9% до 29%.

🏴󠁧󠁢󠁳󠁣󠁴󠁿 Ряд крупных проектов за эти годы был реализован в Шотландии: в их числе – ВЭС Seagreen, насчитывающая 114 ветроустановок общей мощностью 1,1 ГВт, которые расположены в 27 км от побережья округа Ангус; и ВЭС Viking на 443 МВт, которая была введена в нынешнем году на Шетландских островах. Мощности двух электростанций достаточно для снабжения более чем 2 млн домохозяйств, однако обе ВЭС были приостановлены нынешней осенью.

👉 Ввод новых мощностей, как правило, требует модернизации инфраструктуры, однако британский сетевой комплекс оказался не готов к масштабному вводу ВИЭ-проектов.

💰 Правительство Великобритании было вынуждено пойти на покупку ранее приватизированного Национального оператора энергетических систем (NESO, в прошлом – National grid), чтобы скоординировать подключение к общей сети новых электростанций на ВИЭ.

🤔 Впрочем, проблема отставания строительства новых ЛЭП является общемировой. По данным МЭА, глобальные инвестиции в развитие ВИЭ в период с 2019 по 2023 гг. выросли более чем на 70% (с $424 млрд до $735 млрд в год), тогда как капзатраты на строительство подстанций и ЛЭП – на 20% (с $310 млрд до $374 млрд в год).

🌬 Другой проблемой является зависимость ВИЭ от погодных условий. Последняя, как правило, рассматривается с точки зрения рисков энергоснабжения в часы безветренной и пасмурной погоды. Однако не меньшими издержками оборачивается и избыточная генерация в часы низкого спроса. Выходом может стать строительство накопителей, однако их применение пока что не является массовым. По данным Energy Institute, установленная мощность систем хранения энергии в Великобритании еще в 2019 г. составляла менее 1 ГВт, а по итогам 2023 г. достигла лишь 3,6 ГВт (при общей мощности ВИЭ в 55,6 ГВт).

👍 Еще одним решением могло бы стать строительство электролизных установок, с помощью которых можно было бы направлять излишки электроэнергии на производство водорода. Однако инфраструктура «зеленого» водорода также находится в зачаточном состоянии. Например, в 2023 г. общая мощность электролизеров в Европе была почти на 30% ниже, чем у установок по производству «голубого» водорода (31,6 млн т в год против 44,1 млн т в год).

https://globalenergyprize.com.org/ru/2024/12/04/velikobritanija-potratila-svyshe-1-3-mlrd-na-vynuzhdennuju-priostanovku-vetrojelektrostancij/

💪 В 2023 г. солнечная энергетика и производство электромобилей возглавляли список низкоуглеродных отраслей по темпам прироста численности сотрудников в мире в целом.

👉 В первую шестерку также входило строительство атомных реакторов и производство ветроустановок, тепловых насосов и систем хранения энергии.

Топливные элементы для транспортных средств. Продолжение I

👉 Каждая из двух электродных реакций (1) и (2) создает характеристическую разность потенциалов на границе раздела твердый электрод/электролит. Общее напряжение между двумя электродами, разделенными электролитом (напряжение ячейки), позволяет электронам, генерируемым на аноде и потребляемым на катоде, совершать работу во внешней цепи. Химическая энергия, выделяемая отдельными электродными реакциями на пространственно разделенных электродах, напрямую преобразуется в электрическую энергию. Этот способ получения энергии отличается от горения в «классическом» термомеханическом производстве энергии, где окисление топлива и восстановление окислителя происходят в одной точке пространства, в результате чего выделяется только тепло.

👍 Максимально возможное напряжение для данной протекающей в ТЭ реакции (3) при постоянном давлении связано с энергией Гиббса ΔG и определяется энтальпией сгорания водорода. Поэтому идеальное напряжение ТЭ соответствует напряжению V:
U = -ΔG/zF, → (U = 1.23 В)
где z – число электронов, участвующих в реакции (z = 2 для реакции (3)), F– константа Фарадея (F = 96.487 Кл/моль). Энергия Гиббса ΔG – максимальное количество энергии, которое в ходе реакции может быть преобразовано в работу при постоянных давлении и температуре (ΔG = -237.34 и -228.74 кДж/моль при образовании жидкой и газообразной воды, соответственно). Энтальпия реакции ΔH – полная энергия, выделяющаяся в ходе реакции, включающая теплоту и работу (ΔH = -286.02 и -241.98 кДж/моль при образовании жидкой и газообразной воды, соответственно). Эти величины связаны следующим уравнением:
ΔG = ΔH - TΔS,
где член TΔS характеризует необратимые потери энергии, которые в любом случае будут преобразованы в теплоту. За счет наличия второго слагаемого в уравнении (5) теоретическое напряжение ТЭ будет ниже идеального. В отсутствии тока напряжение ячейки зависит исключительно от термодинамики двух электродных реакций, а конкретно – от разницы их электродных потенциалов. Потенциал РОВ, протекающей на аноде реакции (1), EРОВ = 0 В при стандартных условиях (давлении 1 атм. и 25 °C). Потенциал РВК, протекающей на катоде реакции (2), EРВК = 1.23 В. Таким образом, напряжение ячейки с H2 и O2 в качестве реагентов в идеальном ТЭ должно быть U0 = EРВК–EРОВ = 1.23 В.

🧮 Теоретический эффективность работы ТЭ – термический коэффициент полезного действия (КПД) – рассчитывают относительно максимальной свободной энергии, доступной для превращения в электрическую работу:
КПДтеор = ΔG/ΔH*100% = (1-TΔS/ΔH) * 100%.
Таким образом, при 25 °C максимальный КПД ТЭ при образовании газообразной воды составит 95%, в случае образования жидкой воды – 83%. На практике фактический КПД ТЭ рассчитывается из вольтамперной характеристики как:
КПДфакт =V/Vр.ц. * 100%,
где V – напряжение ТЭ под нагрузкой, Vр.ц. – напряжение разомкнутой цепи. На данный момент достижимый КПД ТЭ в транспорте достигает 60%.

💪 Таким образом, термодинамическое рассмотрение топливных элементов приводит к выводу, что они представляют собой очень перспективные устройства преобразования энергии. Для работы батареи топливных элементов, как и для двигателя внутреннего сгорания, требуется ряд дополнительных компонентов, обеспечивающих нормальное функционирование. В число этих компонентов входят: система подготовки и подачи водорода, система подготовки и подачи воздуха, система охлаждения, система преобразования и стабилизации напряжения.

Продолжение следует

https://www.group-telegram.com/globalenergyprize.com/8458

🚙 Доля электрокаров, а также обычных и подключаемых гибридов в структуре продаж новых легковых авто в США выросла с 19,1% во втором квартале 2024 г. до 21,1% в третьем.

👉 Для сравнения: в Китае минувшим летом эта доля впервые преодолела отметку в 50%.

🔥 По данным Rystad Energy, к числу стран-производителей нефти, наращивавших в 2023 г. объем сжигания попутного газа (ПНГ), относились Россия, США, Мексика, Нигерия, Ливия и Венесуэла, а сокращавших его – Ирак, Алжир и Китай.

👉 Одним из факторов сжигания ПНГ является изменение географии добычи: например, в Восточной Сибири инфраструктура для переработки попутного газа развита в меньшей степени, чем в Ханты-Мансийском автономном округе, который входит в число регионов-лидеров по утилизации ПНГ.

👆 На графике – объем действующих (черный цвет) и уже запланированных (оранжевый) мощностей по производству биотоплив у крупнейших международных нефтяных компаний в сравнении с их заявленными целями на 2030 г. (голубой).

👉 Интерес к производству биотоплив связан с ужесточением экологических ограничений: так, европейские авиаперевозчики в ближайшем десятилетии должны будут наращивать долю биокомпонентов в структуре используемого авиакеросина.

📈 Поэтому предложение биотоплив будет подстраиваться под растущий спрос.

Проект АЭС «Пакш-2» в Венгрии получил разрешение на заливку первого бетона

🇭🇺 Национальное управление по атомной энергии Венгрии одобрило предварительный отчет о безопасности строящейся атомной электростанции (АЭС) «Пакш-2». На практике это означает получение разрешения на заливку первого бетона, которая должна состояться в начале 2025 г.

⚛ АЭС «Пакш-2» представляет собой вторую очередь действующей атомной станции «Пакш», расположенной в 100 км к югу от Будапешта и состоящей из четырех энергоблоков мощностью 2 гигаватта (ГВт). Новый проект будет состоять из двух энергоблоков ВВЭР-1200 на 2,4 ГВт, после ввода которых доля атомной генерации в энергобалансе Венгрии должна увеличиться с прошлогодних 49% до более чем 70% (с учетом общего роста электропотребления). Реакторы этого типа будут использоваться также на строящейся АЭС «Эль-Дабаа», которая станет первой атомной электростанцией в истории Египта. Стоимость АЭС «Пакш-2» оценивается в 12,5 млрд евро, из которых 80% должен будет профинансировать «Росатом».

👉 Для подготовки отчета по безопасности проектной компании АЭС «Пакш-2» было необходимо завершить сооружение противофильтрационной зоны – стены, уходящей глубоко под землю и защищающей от поступления грунтовых вод. Сейчас в котлованах, вырытых для строительства двух новых энергоблоков, происходит установка нескольких десятков тысяч свай для укрепления грунта. Следующим этапом работ должен стать монтаж ловушки расплава – конусообразной металлической конструкции весом 730 тыс. тонн, которая в случае аварии должна будет локализовать расплав активной зоны атомного реактора. Строительство самих энергоблоков должно завершиться к началу 2030-х гг.

👍 Ввод двух новых реакторов позволит Венгрии сократить потребление газа на 40% (на 3,5 млрд куб. м в год) и сэкономить более трети парниковых выбросов (17 млн т CO2-эквивалента в год). Проект также выведет Венгрию в число лидеров среди стран ЕС по использованию низкоуглеродных источников энергии. По данным Ember, общая доля ВИЭ и «атома» в структуре электрогенерации Венгрии в 2023 г. составляла 70% (против 67% в ЕС). К началу 2030-х гг. эта доля превысит 90%, что близко к показателям Франции (92% в 2023 г.), являющейся одним из крупнейших в мире потребителей атомной энергии.

https://globalenergyprize.com.org/ru/2024/12/05/proekt-ajes-paksh-2-v-vengrii-poluchil-razreshenie-na-zalivku-pervogo-betona/

Схематическое устройство энергоустановки на основе топливных элементов

👉 В развитие темы

🇱🇾 Ливия входит в четверку крупнейших производителей нефти в Африке – наряду с Нигерией, Алжиром и Анголой.

👉 Почти 80% экспорта нефти из Ливии приходится на страны Европы, а чуть более 20% – на все прочие регионы мира, включая Ближний Восток, Азиатско-Тихоокеанский регион, а также Северную и Южную Америку.

Российские ученые смогли получить глинозем из угольной золы

🇷🇺 Ученые из Института геохимии и аналитической химии РАН, Уральского федерального университета и Университета Тунцзи (Китай) создали технологию получения глинозема из угольной золы – побочного продукта работы угольных электростанций. Разработка может удешевить производство алюминия. 

✊ Авторы использовали золу с Рефтинской ГРЭС — крупнейшей в России угольной электростанции, расположенной в Свердловской области. Сначала золу в течение трех часов растворяли в смеси серной кислоты и бисульфата аммония (поглотителя кислорода) при температуре 200 градусов Цельсия. В результате охлаждения этого раствора авторы получили алюмоаммонийные квасцы – комплексную соль аммония, алюминия и серной кислоты.

👉 Эту соль ученые очистили от примеси железа, растворили в воде и осадили в виде минерала алунита на поверхности другого минерала – бемита (гидроксида алюминия). Затем авторы промыли алунит аммиаком серы и обожгли в печи при температуре в 950 градусов Цельсия. На «выходе» получился металлургический глинозем – оксид алюминия, химический состав которого соответствовал техническим стандартам, принятым в России и Китае.

👍 Ученые в ходе эксперимента меняли объемы используемых реактивов, температуру и длительность осаждения, чтобы определить, какие условия позволяют получать наибольшее количество алунита. Оказалось, что наибольшее количество алунита – промежуточного продукта синтеза — удается получить в течение восьми часов при нагреве раствора до 90 градусов Цельсия.

🎙 «Главной инновацией предлагаемого способа стала возможность осаждения алюминия в виде алунита без использования дополнительных реагентов, например, газообразного аммиака. Использование бемита, а не традиционно используемого гиббсита в качестве затравки позволило снизить температуру кальцинации глинозема на 300°С. Таким образом, энергозатраты сокращаются на 30%. В дальнейшем мы планируем оптимизировать продолжительность процесса осаждения и получать чистый порошок бемита без примеси серы, чтобы исключить стадию дополнительной очистки», – комментирует кандидат технических наук Дмитрий Валеев.

https://globalenergyprize.com.org/ru/2024/12/05/rossijskie-uchenye-smogli-poluchit-glinozem-iz-ugolnoj-zoly/

Ушел из жизни лауреат «Глобальной энергии» Евгений Велихов

Академик РАН, лауреат премии «Глобальная энергия» за разработку научно-технических основ для создания международного термоядерного реактора Евгений Велихов ушел из жизни 5 декабря 2024 г. В феврале ему должно было исполниться 90 лет.

Путь Велихова в Большую науку начался с физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, который он окончил в 1958 г. С 1962 г. Велихов начал работать в Институте атомной энергии им. И.В. Курчатова, где вскоре он предложил идею революционного направления в импульсной энергетике. Речь идет об использовании мощных импульсных магнитогидродинамических генераторов на твердом топливе. Этот метод, в частности, нашел применение при глубинной электромагнитной рефракции земной коры.

Исследования Велихова достаточно быстро получили признание в научном сообществе. В 1968 г., в возрасте всего лишь 33-х лет, он стал членом-корреспондентом Академии наук СССР, а в 1974 г. – академиком. Позднее Велихов был избран академиком РАН.

Велихов внес колоссальный вклад в развитие исследований в области термоядерного синтеза. В 1984 г. при его непосредственном участии был создан экспериментальный комплекс «Ангара 5-1», на котором позднее была предложена двойная лайнерная схема: будучи известна как «динамический хольраум», она использовалась для инициирования микровзрыва импульсом мягкого рентгеновского излучения. Велихов участвовал также в создании энергокомплекса ТИН-900 для питания импульсных термоядерных установок.

В 1977 г. Велихов выступил инициатором международного проекта по освоению термоядерной энергии ITER. С 1992 по 2001 гг. он возглавлял совет по техническому проектированию ITER, а в 2006 г. стал членом международного совета ITER от России.

Ассоциация «Глобальная энергия» выражает соболезнования родным и близким Евгения Павловича.